PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

您的電子電路項(xiàng)目的性能很大程度上取決于在PCB上的布局或設(shè)計(jì)方式?？偟膩碚f，PCB設(shè)計(jì)可能是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。通過使用謹(jǐn)慎的方法來設(shè)計(jì)電路板，可以確保您更有效，更經(jīng)濟(jì)地為項(xiàng)目開發(fā)正確的電路。

首先，在設(shè)計(jì)PCB之前，重要的是創(chuàng)建電子電路項(xiàng)目的原理圖。該原理圖用作在電路板上布局走線和放置元件的藍(lán)圖。為了使事情變得容易，您可以使用PCB設(shè)計(jì)軟件。您可以從現(xiàn)在可用的各種PCB設(shè)計(jì)軟件解決方案中進(jìn)行選擇，例如Eagle，Multisim，EasyEDA和CAD。這些軟件應(yīng)用程序具有可用于構(gòu)建電路的組件庫(kù)，并允許您方便地根據(jù)需要進(jìn)行電路設(shè)計(jì)更改和修改。

確定要使用的軟件后，現(xiàn)在該將您的項(xiàng)目原理圖繪制到所選軟件中了。下一步是將原理圖轉(zhuǎn)換為PCB圖。在板上完成繪圖后，在將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為個(gè)本文件之前，請(qǐng)檢查是否存在一些錯(cuò)誤。

接下來，選擇要制造PCB的PCB制造商。

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高速電路設(shè)計(jì)面臨的問題

信號(hào)完整性

信號(hào)完整性（Signal Integrity，SI）是指信號(hào)在信號(hào)線上的質(zhì)量，即信號(hào)在電路中以正確的時(shí)序和電壓作出響應(yīng)的能力。如果電路中信號(hào)能夠以要求的時(shí)序、持續(xù)時(shí)間和電壓幅度到達(dá)接1收器，則可確定該電路具有較好的信號(hào)完整性。反之，當(dāng)信號(hào)不能正常響應(yīng)時(shí)，就出現(xiàn)了信號(hào)完整性問題。

高速PCB的信號(hào)完整性問題主要包括信號(hào)反射、串?dāng)_、信號(hào)延遲和時(shí)序錯(cuò)誤。

● 反射：信號(hào)在傳輸線上傳輸時(shí)，當(dāng)高速PCB上傳輸線的特征阻抗與信號(hào)的源端阻抗或負(fù)載阻抗不匹配時(shí)，信號(hào)會(huì)發(fā)生反射，使信號(hào)波形出現(xiàn)過沖、下沖和由此導(dǎo)致的振鈴現(xiàn)象。過沖（Overshoot）是指信號(hào)跳變的初個(gè)峰值（或谷值），它是在電源電平之上或參考地電平之下的額外電壓效應(yīng)；下沖（Undershoot）是指信號(hào)跳變的下一個(gè)谷值（或峰值）。過大的過沖電壓經(jīng)常長(zhǎng)期性地沖擊會(huì)造成器件的損壞，下沖會(huì)降低噪聲容限，振鈴增加了信號(hào)穩(wěn)定所需要的時(shí)間，從而影響到系統(tǒng)時(shí)序。

● 串?dāng)_：在PCB中，串?dāng)_是指當(dāng)信號(hào)在傳輸線上傳播時(shí)，因電磁能量通過互容和互感耦合對(duì)相鄰的傳輸線產(chǎn)生的不期望的噪聲干擾，它是由不同結(jié)構(gòu)引起的電磁場(chǎng)在同一區(qū)域里的相互作用而產(chǎn)生的。互容引發(fā)耦合電流，稱為容性串?dāng)_；而互感引發(fā)耦合電壓，稱為感性串?dāng)_。在PCB上，串?dāng)_與走線長(zhǎng)度、信號(hào)線間距，以及參考地平面的狀況等有關(guān)。

● 信號(hào)延遲和時(shí)序錯(cuò)誤：信號(hào)在PCB的導(dǎo)線上以有限的速度傳輸，信號(hào)從驅(qū)動(dòng)端發(fā)出到達(dá)接收端，其間存在一個(gè)傳輸延遲。過多的信號(hào)延遲或者信號(hào)延遲不匹配可能導(dǎo)致時(shí)序錯(cuò)誤和邏輯器件功能混亂。

高速PCB的疊層設(shè)計(jì)

現(xiàn)在系統(tǒng)工作頻率的提高，使PCB的設(shè)計(jì)復(fù)雜度逐步提高，對(duì)于信號(hào)完整性的分析除了反射，串繞，以及EMI等之外，疊層設(shè)計(jì)的合理性和電源系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠也是重要的設(shè)計(jì)思想。合理而優(yōu)良的PCB疊層設(shè)計(jì)可以提高整個(gè)系統(tǒng)的EMC性能，并減小PCB回路的輻射效應(yīng)，同樣，穩(wěn)定可靠的電源可以為信號(hào)提供理想的返回路徑，減小環(huán)路面積?，F(xiàn)在普遍使用的是高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中多層板和多個(gè)工作電源，這就涉及多層板的板層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、介質(zhì)的選擇和電源/地層的設(shè)計(jì)等，其中電源（地）層的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。同時(shí)，合理的疊層設(shè)計(jì)為好的布線和互連提供基礎(chǔ)，是設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)1質(zhì)PCB的前提。

PCB的疊層設(shè)計(jì)通常由PCB的性能要求、目標(biāo)成本、制造技術(shù)和系統(tǒng)的復(fù)雜程度等因素決定。對(duì)于大多數(shù)的設(shè)計(jì)，存在許多相互沖突的要求，通常完成的設(shè)計(jì)策略是在考慮各方面的因素后折中決定的。對(duì)于高速、高1性能系統(tǒng)，通常采用多層板，層數(shù)可能高達(dá)30層或更多。

pcb設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的幾個(gè)原則

1、遵照“先大后小，先難后易”的布置原則，即重要的單元電路、核心元器件應(yīng)當(dāng)優(yōu)先布局。這個(gè)和吃自助餐的道理是一樣的：自助餐胃口有限先挑喜歡的吃，PCB空間有限先挑重要的擺。

2、布局中應(yīng)參考原理框圖，根據(jù)單板的主信號(hào)流向規(guī)律安排主要元器件。布局應(yīng)盡量滿足以下要求：總的連線盡可能短，關(guān)鍵信號(hào)線短;去耦電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳，并使之與電源和地之間形成的回路短 ;減少信號(hào)跑的冤枉路，防止在路上出意外。

3、元器件的排列要便于調(diào)試和維修，亦即小元件周圍不能放置大元件、需調(diào)試的元器件周圍要有足夠的空間，弄得太擠局面往往會(huì)變得很尷尬。

4、相同結(jié)構(gòu)電路部分，盡可能采用“對(duì)稱式”標(biāo)準(zhǔn)布局;按照均勻分布、重1心平衡、版面美觀的標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化布局。

5、同類型插裝元器件在X或Y方向上應(yīng)朝一個(gè)方向放置。同一種類型的有極性分立元件也要力爭(zhēng)在X或Y方向上保持一致，便于生產(chǎn)和檢驗(yàn)。

6、發(fā)熱元件要一般應(yīng)均勻分布，以利于單板和整機(jī)的散熱，除溫度檢測(cè)元件以外的溫度敏感器件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的元器件。

7、高電壓、大電流信號(hào)與小電流，低電壓的弱信號(hào)完全分開;模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分開;高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開;高頻元器件的間隔要充分。元件布局時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起，以便于將來的電源分隔。